Surfaktan

Apa itu Surfaktan

Surfaktan atau Surfactant diambil dari singkatan kata Surface Active Agent, yang artinya bahan aktif permukaan. Surfaktan berupa senyawa organik yang bersifat amfifil, artinya memiliki dua gugus molekul yang bersifat hidrophobic dan hidrofilik. Digambarkan seperti berikut.

Bagian hidrofobik nya bersifat non-polar (tidak suka air) dan bagian hidrofiliknya bersifat polar (suka air). Bagian hidrofilik ada dibagian kepala dan hidrofobik ada dibagian ekor. Di bagian ekor (hidrofobik) biasanya berupa senyawa hidrokarbon dengan rantai lurus atau bercabang atau bisa juga rantai fluorokarbon yang mengandung 8-18 atom karbon, yang melekat pada bagian polar atau ionik (hidrofilik). Sehingga bagian hidrofilik ini bisa bersifat ionik, nonionik, amphoter (tidak bermuatan) atau pertukaran ion, tergantung jenis senyawa kimia yang digunakan.

Rantai hidrokarbon di bagian (ekor) berinteraksi lemah dengan molekul air di lingkungan berair, sedangkan gugus kepala polar atau ionik, berinteraksi kuat dengan molekul air melalui interaksi dipol atau ion-dipol (gaya tarik-menarik antara suatu ion dengan molekul polar). Interaksi yang kuat dengan molekul air inilah yang membuat surfaktan larut dalam air.

Gugus Hidropolik yang berada di kepala, akan bercampur dengan air dan mampu menyerap ke permukaan bahan sehingga tegangan permukaan bahan akan menurun. Itulah mengapa surfakan disebut sebagai bahan aktif yang mampu menurunkan tegangan permukaan.

sedangkan bagian ekornya (tidak larut dalam air) berada di larutan, terikat bersama minyak dan kotoran dan mampu menerobos ke permukaan atau terdispersi dalam larutan dan akan hilang bersama dengan pembilasan.

Surfaktan memiliki ciri khas dapat menyerap di permukaan/antar muka, membasahi permukaan dengan air, melonggarkan serat kain dan membersihkan kotoran melalui gerakan mekanis, selanjutnya mengemulsi kotoran dan mendispersikan dalam larutan (air cucian). Dengan cara kerja tersebut, sehingga surfaktan merupakan komponen utama dalam pembuatan deterjen.

Dalam pembuatan formula deterjen, bisa saja terdiri lebih dari satu jenis surfaktan, setiap jenis surfaktan memiliki kemampuan yang berbeda beda dalam membersihkan kotoran, berbeda juga dalam kemampuannya menangani tingkat kesadahan air.

Surfaktan dalam Fase Air

Dalam fase air, surfaktan membentuk agregat, semacam misel, di mana ekor hidrofobik membentuk inti agregat dan kepala hidrofobik tetap kontak dengan cairan di sekelilingnya. Dapat pula terbentuk jenis agregat lainnya, seperti misel berbentuk bola atau silinder, atau lipida duai lapis. Bentuk agregat tergantung pada struktur kimia surfaktan, biasanya disebut sebagai keseimbangan ukuran antara kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik. Ukuran keseimbangan ini disebut keseimbangan hidrofilik-lipofilik atau Hidrofilik – Lipofilik Balance (HLB).

Karena keunikan ini, surfaktan banyak digunakan pada berbagai aplikasi. Dalam kehidupan sehari-hari, surfaktan yang paling umum digunakan adalah sebagai produk pembersih. Deterjen mengambil keuntungan dari kelompok lipofiliknya, membuat noda minyak pada pakaian secara bertahap digulung menjadi butiran minyak dan meninggalkan permukaan zat, selanjutnya didispersikan, disuspensikan dalam media air dan dihilangkan setelah dibilas.

Selain digunakan untuk mencuci, di bidang produksi industri dan pertanian, sering digunakan sebagai agen pembasah, agen pengemulsi, agen pendispersi, agen penetrasi, agen pembusa dan mikrobisida. Di bidang perlindungan lingkungan, dapat digunakan untuk pengolahan polusi minyak laut, pengolahan air limbah, pemisahan flotasi, anti-debu dan sebagainya.

Aplikasi Surfaktan

Sifat dan aplikasi surfaktan, ditentukan oleh keseimbangan antara bagian molekul liofilik (”suka pelarut”) dan liofobik (”tidak suka pelarut”). Oleh karena itu, karakteristik surfaktan seperti kelarutan, kemampuan mengurangi tegangan permukaan, konsentrasi misel kritis (cmc), daya detergensi, kontrol pembasahan, dan kapasitas pembusaan dapat membuat surfaktan bekerja dengan baik pada aplikasi tertentu dan dan kurang baik pada aplikasi lainnya. Seperti contoh berikut:

Jenis Aplikasi	Karakteristik Surfaktan yang diinginkan
Deterjensi	cmc rendah, garam yang baik dan pH yang stabil, biodegradabel, daya bersih tinggi dan memiliki sifat berbusa
Emulsifikasi	HLB yang sesuai, aman untuk lingkungan dan biologi (keselamatan)
Pelumasan	Kesetabilan kimia, penyerapan pada permukaan.
Pemisahan Flotasi	Memiliki karakteristik penyerapan yang baik terhadap biji yang diinginkan dan biaya rendah
Farmasi	Bio kompatibilitas, toksisitas rendah, sifat pengemulsi yang tepat

Perkembangan penelitian tentang surfaktan, menyebabkan banyak jenis surfaktan ditemukan dan diterapkan pada banyak bidang teknologi. Kini surfaktan telah digunakan dihampir semua bidang industri antara lain adalah pembuatan deterjen dan pembersih, kosmetik dan produk perawatan diri, tekstil dan serat kain, teknologi kulit dan bulu, cat, pernis dan produk pelapis lainnya, industri kertas dan pulp, tambang dan pemisahan mineral.

Contoh beberapa aplikasi surfaktan sintetik

Tipe Ionik	Nama Kimia	Aplikasi
Anionic	Sodium dodecyl sulfonate	Soaps
	Sodium lauryl sulfate	Deterjen
	Sodium hexadecyl sulfonate	Soap
	Sodium tetradecyl sulfonate	Soap, deterjen
	Sodium dodecyl-di (ethyleneoxide)-sulfate	Foaming, cleansing agent
	Sodium alkanoate	oil fields
	Dodecylbenzene sulfonic acid	Deterjen
	Sodium decyl sulfate	Cleaning, emulsion, oil fields
	Sodium tetradecyl sulfate	Sclerosing agents
	Sodium dodecyl sulfate	Surfactant
	Sodium cis-13-docosen-oate	Surfactant
	Sodium cis-9-octadecenoate	Surfactant
	sodium dodecanoate	Surfactant
	Sodium decanoate	Surfaktan
	C20-24 internal olefin sulfonate	Chemical flooding
	Sodium octanoate	Protein stabilizer
Nonionik	Lautyl alcohol ether	Surfactant, emulgator
	Sorbitan monolaureate	Food, cosmetics
	Ethylene glycol monobutyl ether	cleaning, paints, inks
	Octyl phenol etoxilates 23 Poe	Surfaktan
	Lauryl alcohol ether	Surfaktan
	Propylene glycol mono propyl ether	Cleaners, paint,
	Alkylglucoside	Dispersant, wetting agent
	POEc(10)cetyl ether	Emulgator
	POEc(20)cetyl ether	Emulgator
	POEc(10)oleyl ether	Emulgator
	Nonylphenol ethoxylate	Emulgator
	Polyoxyethylene alkyl-ether	Liquid–liquid extraction
Cationik	Ammonium-based surfactant mixture	Surfaktan
	Cetyl trimethyl ammonium chloride	Surfaktan
	Dodecylammonium bromide	Dispersant, emulsifier
	1-dodecylpyridinium bromide	Deterjen
	Dodecyltrimethyl-ammonium chloride	Paint strippers, foaming
	Tetradecyltrimethyl ammonium bromide	Surfaktan
	Dodecylammonium chloride	Surfaktan
	Dodecyltrimethylammonium chloride	Surfaktan
	A Cetyl trimetyl ammonium chloride	Surfaktan
	Dodecyltrimethylammonium bromide	Surfaktan
	Hexadecyltrimethylammonium bromide	Nano Partikel
	Hexadecyltrimethylammonium acetate	Biocide, detergent
	Alkyl betainate	viscosity improvement, foam
Zwitter ionik	Propyl cocoamida betaine	Surfaktan

Klasifikasi Surfaktan

Surfaktan diklasifikasikan berdasarkan ionnya (muatan listrik) ketika berada di dalam air. Menjadi 4 jenis, yaitu:

Surfaktan Anionik: gugus hidrofilik (kepalanya) bermuatan negatif, contohnya adalah sulfonat (RSO₃^–), Sulfat (ROSO₃^–), Posfat (ROPO₃^–), karboxyl (RCOO^–)
Surfaktan Non Ionik: gugus hidrofilik (kepalanya) tidak bermuatan, tetapi kelarutannya dalam air berasal dari gugus yang sangat polar seperti polioksietilena (POE atau R—OCH₂CH₂O—) atau gugus R polyol termasuk gula
Surfaktan Amphoter: gugus hidrofilik (kepalanya) bisa bermuatan positif dan negatif, tergantung pada nilai pH. Contohnya seperti sulfobetaine RN⁺(CH₃)₂CH₂CH₂SO₃^–
Surfaktan Kationik: gugus hidrofilik (kepalanya) bermuatan positif, seperti misalnya, amonium halida kuaterner (R₄N⁺ X^–).

Gambar ionik surfaktan adalah sebagai berikut:

Contoh surfaktan berdasarkan Jenis Ionnya

Jenis Ion	Contoh Surfaktan
Anionik	Sulphate Sulphonate Ether sulphate Ether phosphate Ether carboxylate Carboxylate
Kationik	Primary ammonium Secondary ammonium Tertiary ammonium Quaternary ammonium
Amphoterik	Amine oxide Betaine Aminocarboxylates
Non Ionik	Polyoxyethylene Acetylenic Monoethanolamine Diethanolamine Polyglucoside

Bagaimana Surfaktan dibuat

Produksi surfaktan dilakukan melalui reaksi beberapa bahan kimia, biasa disebut dengan surfaktan sintetis, Bahan baku surfaktan dapat berasal dari petrokimia, Oleokimia (minyak nabati alami) dan bisa juga dari lemak hewani. Berikut adalah contoh produksi surfaktan dari Fatty Alkohol menjadi surfaktan anionik dan Nonionik.